高溫應用的塑料封蓋及其製造方法以及封蓋和容器組件的製作方法

2023-05-26 02:20:56 2

專利名稱：高溫應用的塑料封蓋及其製造方法以及封蓋和容器組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於飲料、食品、果汁、藥品以及其它類似物品的塑料封蓋，尤其涉及一種適用於高溫應用(如巴斯德氏殺菌消毒，高溫注入，asceptic注入和蒸餾等)的封蓋，及其製造方法。
背景技術：
迄今為止，容器的塑料封蓋包括帶有內部墊片以與容器瓶口的密封表面密封接合的塑料蓋或殼體。例如，美國專利號為4,984,703的專利公開了一種塑料封蓋，這種封蓋包括其上有外部齒邊和用來將容器瓶口和封蓋固定的螺紋的底部的殼體和一個在殼體底部內壁內部就地被壓模的密封墊片。美國專利號為US5,451,360的專利公開了一種墊片在封蓋殼體內部就地被壓模的製造方法與設備。而且該專利中還提及在密封墊中加入塑料樹脂防護材料以防止氣體(例如二氧化碳和氧氣)，水蒸氣和/或食用香料透過密封墊。比如，專利號為EP0926078A1的專利公開了一種塑料封蓋及其製造方法，這種方法將密封墊原位壓模接在封蓋底部內壁的內底面，還包括由模板聚合物如EVA和絕緣聚合物例如EVOH交替形成的層面。EP0926215A1公開了一種塑料封蓋及其製造方法，這種製造方法將密封墊原位壓模接在封蓋底部內壁的內表面，密封墊內包括分散的絕緣聚合物小碎片如EVOH和模板聚合物如EVA。
儘管上述文件中披露了封蓋、封蓋的製造方法、封蓋與容器組件，由於技術上還存在著問題，所以還需要進一步的改進。比如，現在就特別需求能夠很好的適應高溫的封蓋與容器組件、封蓋的製造方法以及封蓋和襯片結構。這種高溫應用包括，在產品還處於很高溫度時將產品注入容器，就是所謂的高溫注入和asceptic注入。高溫應用還包括，高溫殺菌消毒和注入後的再蒸餾。比如，在再蒸餾的過程中，已經完成注入的包裝可能被加熱到265°F保持15分鐘左右。高溫應用還包括，把碳酸飲料包裝在高溫狀況下儲藏，這時容器內部的壓力會急劇的增加。在所有類似高溫狀況下，容器封蓋內部承受開高的壓力，這種壓力會誘使封蓋的底面隆起、變形，使密封墊片脫離與容器封口的密封連接。本發明的目的就是提供一種特別適用於高溫應用的封蓋，特別是防護封蓋，這種封蓋的製造方法，以及封蓋與容器組件，特別是這種封蓋的密封墊片能夠在高溫狀況下與容器的封口保持密封連接。

發明內容
本發明考慮了許多不同的方面和特點，可以通過這些特點單獨或組合在一起來更好的實現本發明。
依據本發明的第一方面，一種雙件式塑料封蓋包括具有底部內壁和帶有內部螺紋或者將封蓋與容器封口固定的卡邊的外部齒邊的塑料封蓋殼體。一塑料圓盤鬆弛地保持在封蓋殼體內、平行於底面內壁但與底面內壁分開。有彈性的密封墊片固定到圓盤上以與容器開口密封接合。塑料圓盤最好包括一在圓盤邊上的墊片下、遠離底部內壁的環狀環。當封蓋固定在容器瓶口上面時，該環與封蓋齒邊隔開以將墊片抵壓在容器瓶口的底部周圍的徑向內邊緣上。因此，即使封蓋的底面在高溫作用下變形或向外隆起，這個環狀環也會使墊片與容器瓶口的徑向內邊緣保持密封連接。
本發明第一方面的優選實施例中的圓盤最好包括一扁平的圓底，圓環從其與環形圓盤周邊同軸地延伸。環狀環最好具有徑向向外的S形相對表面，包括從環軸向邊緣擴展的圓形隆起部分和由圓形隆起部分向圓盤底部扁平軸向相對表面延伸的圓形凹陷部分。墊片不僅抵壓在容器封口處的軸向相對密封表面上，還通過該S形環表面抵壓在容器封口的徑內邊緣上。圓盤底部有在環狀環內的中心部分，和在環狀環外的外圍部分。圓盤中心部，環狀環和圓盤外圍上的墊片表面最好有相同厚度。圓盤最好包括一個繞圓盤外圍區域的軸向延伸卡邊，以分開墊片底部內壁和圓盤底部。封蓋最好包括從封蓋齒邊徑向向內擴展的卡邊，使之與封蓋底面相鄰又有一定距離，而圓盤的外緣最好鬆弛地夾在齒邊卡邊和封蓋底面之間。
在根據本發明第一方面的優選實施例中，圓盤還包括圍繞在圓盤底部徑向外緣上的環形肋狀物，它從封蓋殼體底面軸向延伸、並位於墊片下面用來將墊片接合到容器封口的徑向外邊緣。因此，在這一實施例中，即使墊片與圍繞瓶口的徑向內緣的容器瓶口脫離，墊片和容器封口的徑向外緣還保持著密封連接。封蓋殼體最好有從封蓋齒邊徑向向內擴展的卡邊，使封蓋齒邊與封蓋底面相鄰又保持距離，而且圓盤上的環形肋狀物最好有徑向向外的凹形表面部分，容納與封蓋齒邊的卡邊上，用於在封蓋內部保持圓盤與墊片的就位。
按照本發明的另一方面，一種製造塑料封蓋的方法，提供塑料封蓋殼體包括有底面和外周齒邊，齒邊帶有將封蓋與容器封口固定的內部螺紋或卡邊。塑料圓盤被放在封蓋殼體內在底面上，具有彈性的的墊片被原位壓在圓盤上，與容器封口的密封接合。
根據本發明另一方面的一種封蓋和容器組件，包括一塑料容器，這個容器具有容器本體和帶有外螺紋的容器封口；還包括一個封蓋，封蓋包括具有底面的殼，和帶有用來將封蓋與容器封口固定的內螺紋的齒邊。塑料圓盤夾在封蓋殼體內部。


參照附圖，從下面的說明書、權利要求書中能更好地理解本發明，其它目的、特點和優點。
圖1是依照目前本發明優選實施例的封蓋和容器組件的部分剖面前視圖；圖2是表示圖1中圓圈2內組件的部分剖視圖；圖3是表示圖1中容器瓶口和封蓋的分解透視圖；圖4是圖1-3中封蓋內塑料圓盤的頂視圖；圖5是沿圖4中線5-5的剖面視圖；圖6是圖5中圓圈6內圓盤一部分的放大剖面圖；圖7是按照本發明的改進實施例封蓋和容器組件的部分剖視圖；圖8是圖7中在圓圈8內的組件的放大比例的剖面圖；圖9是圖7和圖8中容器瓶口和封蓋的截面透視圖；和圖10與圖6相似，它表示在圖7-9組件的封蓋圓盤一部分的視圖。
具體實施例方式
圖1-3示出按照本發明的一個優選實施例的封蓋和容器組件20，其包括容器22，該容器22有一從圓柱形瓶口26整體地延伸出來的本體24。封蓋28包括一底部壁30和一圓柱形周邊齒32，該齒邊有用於容納位於容器瓶口26的一個或多個外部螺紋36的一個或多個內部螺紋34。封蓋28最好但不是必須另外包括一通過易碎的橋狀或網狀物連接到齒32的較下邊緣的破損指示鑲邊38。(方向詞如「較下」用描述而非限制的方式表示圖中組件的豎直方向；方向詞如「軸向的方向」和「徑向」用來表示容器瓶口或封蓋齒邊的軸向；所有尺寸是以舉例而非限制的方式被提供。)從破損指示鑲邊38延伸出的抑制凸緣40與瓶口26上的卡邊42接合，因此，當封蓋28從容器22擰開時，鑲邊38通過易碎網狀或帶狀物破裂從瓶蓋的齒邊脫離。也可用其他類型的破損指示裝置。因此進一步描述就是封蓋28和組件20是一般說的傳統結構。封蓋的優選結構是塑料模製。容器可以是玻璃或塑料結構。
根據本發明的一個方面，墊片圓盤子組件44被鬆弛地放入封蓋28內靠近封蓋的底部壁30中。墊片圓盤子組件44包括一塑料環形墊盤46，其下表面固定有柔韌有彈性的密封墊片48。參見圖1-3的實施例，墊片48沒達到環形墊盤46的外部邊緣。見圖4-6，墊盤46包括一具有中心50和外部邊緣52的一般是扁環形的底部。包括中心50和外部邊緣52的墊盤底部在軸向上的厚度是均勻的，墊盤的外部邊緣完全沿著墊盤軸以不變的半徑延伸。一與墊盤底部同軸的周向連續環狀環54從墊盤底部軸向地向下延伸。環狀環54與環形墊盤46的周部邊緣相鄰但是徑向向內地間隔，有效地把周部邊緣部分52與中心部分50分開。圖6可清楚看見，環狀環54有一通常為S形徑向向外的相對表面，這一表面通過從環狀環54的圓形軸邊延伸出的凸起部分56和從凸起部分56延伸到圓盤外部邊緣部分52上的扁平軸向相對表面60的凹部58形成。環狀環54的徑向向內相對表面62是錐形。繞圓盤的外部邊緣從周邊部52軸向向上延伸的卡邊64與封蓋底部30(圖2)的相對下表面接合，以把圓盤本體定位成與封蓋底壁平行又與其間隔。卡邊64可以是周向連續或分段。本發明目前優選示例本發明的是一個40mm的用於蒸餾的瓶蓋，墊盤46的外徑標定是1.477英寸，環狀環54的標定徑向厚度為0.148英寸。表面58，56的標定曲率半徑都為0.030英寸，環狀環54在表面56折成表面58的部分對於圓盤底部平面有120度的標定夾角。表面62對於圓盤平面有27度的標定夾角。卡邊64的標定軸向高度是0.003英寸。圓盤底部50的標定厚度是0.036英寸，圓盤底部和環狀環54的總體標定高度是0.084英寸。外圍部分52的標定徑向尺寸是0.081英寸。
回看圖1-3，圓形卡邊66從封蓋的齒邊32徑向向內延伸，與封蓋底部內壁30的下表面相鄰但與其相分隔。卡邊66可以是周向連續或分段。圓盤46的周邊部分52被拉弛地放到卡邊66和底部內壁30之間。(墊片圓盤子組件44被鬆弛地放到封蓋殼層內，直到封蓋與容器瓶口固定，此時，墊片圓盤被緊緊夾在封蓋底壁和容器封口之間。)圓盤放入封蓋內時墊片48被原地壓模放入圓盤46。即是說，首先圓盤46被放入封蓋殼體，再放入卡邊66和底部壁30之間，然後墊片48就地被壓模放入圓盤。也可以這樣，但不是很優選的實施方式，墊片可被壓入圓盤，然後墊片圓盤子組件裝配到封蓋裡。墊片48可以是任何適宜的材料結構。根據本發明的優選實施例，墊片48是樹脂結構，最好包括防護材料，以阻止氣體、水蒸氣、食用香料透過墊片。墊片最好根據上面提到的歐洲的公布來提供，這些公開內容在這裡引入作為參考。其它適宜的防護墊片或者不含防護材料的墊片可有選擇地被提供。在圖1和2中注意到，墊片48遍布圓盤46的整個下表面，該下表面在組件向容器22的內部露出。墊片遍布環狀環54和表面56，58，直到扁平表面60，在封蓋28與容器22固定時至少有一段空隙足夠接合容器瓶口26的軸向末端。環狀環54另外推進墊片和容器瓶口嘴的徑向內部邊緣形成密封結合，因此，墊片通常和容器瓶口的軸向端部和徑向內部邊緣形成密封接合。圖2中，虛線48a表示墊片的周邊部和容器瓶口壓成密封接合。墊片48在環狀環54、表面60和圓盤46的中心部分上厚度最好一致。通過例子來說明，墊片48可有一標定厚度0.025英寸。在破損指示的封蓋中，卡邊66和底部壁30之間最好有軸向間隔，這樣破損指示鑲邊38的抑制凸緣40與瓶口26上的卡邊42鄰接，在卡邊66將墊片圓盤子組件44提升與容器瓶口脫離封接之前，易碎網狀或帶狀物破裂。這樣，封蓋在密封被破壞之前會表明密封被破壞。
圖8-10表明根據本發明進一步改進實施例的封蓋和容器組件70。(在所有例子中，同樣的參考數字被用來表明同樣的或作用相關的元件)。在組件70中，墊片圓盤子組件72包括一個環狀圓盤74和一個在其上被模製的柔韌有彈性的墊片76。圓盤74包括中心底部50和周邊部分52，從圓盤74完整延伸一周向連續的肋狀物78。肋狀物78被放在外部圓盤部分52的外邊緣，與圓盤底部同軸地從其軸向延伸。肋狀物78的內表面80是圓錐形的，它從圓盤74的扁平表面60沿軸線和輻射狀向外延伸。肋狀物78的向外輻射的表面有一通過突然折斷來適配封蓋齒邊32上的卡邊66的凹陷隱窩或稱凹進處82。對於用於40mm蒸餾瓶蓋的圓盤74的優選實施例，肋狀物78有標定的軸向尺寸是0.060英寸，表面82有標定半徑0.035英寸，卡邊64的標定軸向尺寸是0.006英寸。圓盤46其他所有尺寸與圖4-6的都相同。墊片76被模製在圓盤74的整個下表面上，包括肋狀物78的內表面80。圖8可見，虛線76a顯示墊片的初始無壓縮幾何圖，沿圓盤的中心部分、環狀環54和外圍部分52的墊板有統一厚度，但是沿肋狀物78的表面80軸向厚度逐漸減少。圓盤74的表面56，58，60和80迫使墊片76和容器瓶口的徑向內邊、軸向末端和徑向外邊形成密封。這樣，即使容器內的壓力足夠使封蓋底部壁30和圓盤74變形或隆起成凸起，使容器瓶口的徑向內邊密封破裂，密封仍能通過圓盤肋狀物78和圓盤肋狀物下墊板部分沿容器瓶口的徑向外邊保持密封。
上面描述了關於塑料封蓋及其製造方法，塑料封蓋與容器組件的幾個實施例，這些實施例完全滿足所述目的和目標。所有封蓋和組件都具有很強的密封能力，尤其是在高溫下的應用中，例如高溫注入、asceptic注入、高溫消毒和蒸餾。當封蓋的墊片採用了防護材料時這些封蓋和組件將會有更好的防護性能。上面結合一些方面和實施例描述了本發明，也描述了一些局部變化和改進。本領域的普通技術人員還能容易地作出其他的改變。本發明旨在包括所有落在後附權利要求的精神和範圍內的變化和改進。
權利要求
1.一種雙件式塑料封蓋，包括一塑料封蓋殼體，包括底面和外部齒邊，外部齒邊的內部裝置用於將封蓋固定到容器封口上；和一塑料圓盤，寬鬆地位於所述封蓋殼體內部，與所述底面平行但與所述底面分開，圓盤上有一彈性密封墊片用於與所述容器封口的密封連接。
2.如權利要求1所述封蓋，其特徵在於所述圓盤包括一環狀環，它位於遠離所述底面的所述圓盤一側的所述墊片下，所述環狀環與所述外部齒邊間隔開，當所述封蓋固定在所述容器封口上時，環狀環就會將所述墊片抵在容器封口的徑向內表面邊緣。
3.如權利要求2所述封蓋，其特徵在於所述圓盤包括一個平坦表面，所述環狀環在其上延伸。
4.如權利要求3所述封蓋，其特徵在於該環狀環具有S形徑向向外的相對表面，包括由環狀環的軸向邊緣延伸的圓形凸出部分，和由所述凸出部分延伸到所述底面的平坦軸向表面的圓形凹下部分。
5.如權利要求4所述封蓋，其特徵在於所述圓盤底面具有在環狀環內的中央部分和在所述環狀環外的外周邊緣部分，所述中央部分與所述外周邊緣部分厚度一致。
6.如權利要求5所述封蓋，其特徵在於覆蓋在所述圓盤的中心部分、環狀環和外周邊緣部分上的墊片厚度一致。
7.如權利要求6所述封蓋，其特徵在於所述墊片包括防護樹脂材料用來防止氣體、水蒸氣和香氣透過所述墊片。
8.如權利要求5所述封蓋，其特徵在於所述圓盤還包括繞所述圓盤底面的外周邊緣部分軸向延伸的卡邊，使所述圓盤底面與該封蓋的殼體底面分開。
9.如權利要求3所述封蓋，其特徵在於所述圓盤還包括一環繞所述圓盤底面的徑向外緣的環形肋狀物，該肋狀物背向所述底面，在所述墊片下面，當所述封蓋固定在容器封口上時，使所述墊片抵住容器封口的徑向外邊。
10.如權利要求9所述封蓋，其特徵在於所述肋狀物具有徑向內定向表面，所述墊片的外部環形部分就模製在這一表面上，此表面沿軸向和徑向背向所述圓盤底面擴展。
11.如權利要求10所述封蓋，其特徵在於所述墊片在該肋狀物徑向內側定向表面上的厚度小於墊片在圓盤底面和環狀環上的厚度。
12.如權利要求10所述封蓋，其特徵在於所述封蓋殼體具有一卡邊，蓋卡邊沿所述齒邊徑向向內延伸，與所述底面相鄰但與其相隔，並且其中，所述環形肋狀物有一徑向向外定向的凹下表面部分，其容納於所述卡邊上。
13.如以上任一權利要求所述封蓋，其特徵在於所述封蓋殼體包括卡邊，蓋卡邊在所述底面相隔的一定位置處，從所述齒邊徑向向內延伸，並且其中，所述圓盤和墊片鬆弛地夾在所述卡邊和封蓋底面之間。
14.如權利要求13所述封蓋，其特徵在於所述封蓋殼體還包括一破損指示鑲邊，通過一脆性件連接到所述齒邊的低部邊緣，以鄰接在蓋容器封口上的停止件上，來在所述卡邊和所述底面之間留出空間，這樣，在所述卡邊從蓋容器封口的密封配合中舉起所述圓盤和墊片之前，所述鑲邊就鄰接蓋停止件並破損所述脆性件。
15.如以上任一權利要求所述封蓋，其特徵在於所述墊片包括一種防止氣體、水蒸氣或香氣透過所述墊片的防護材料。
16.如以上任一權利要求所述封蓋，其特徵在於所述墊片被原位模製在位於所述封蓋內部的所述圓盤上。
17.一種封蓋和容器組件，包括一容器，此容器具有容器本體和有外部螺紋的封口；和一如上任一權利要求所述的塑料封蓋。
18.一種製造以上任一權利要求所述的一種雙件式塑料封蓋的方法，包括(a)提供一種塑料封蓋殼體，殼體包括底面、具有能使封蓋與容器封口連接的內部裝置的外部齒邊，(b)將塑料圓盤放在所述殼體內抵靠在所述底面上，以及(c)在圓盤上原位壓制彈性墊片，用於與容器封口的密封。
全文摘要
一種塑料封蓋，包括一具有底面的塑料封蓋殼體，一具有內部螺紋的外部齒邊，用來將封蓋與容器封口固定，和在封蓋齒邊上的與封蓋底面相鄰但分開的內部卡邊。塑料圓盤的外緣部分被鬆弛地夾在卡邊和封蓋殼體的底面之間。一環形凸起從所述圓盤的底面軸向延伸，其與所述圓盤的外周緣相鄰但與其分開。具有彈性的墊片被模製於圓盤上，並且至少在圓盤底面和環狀環的中央部分上。當封蓋固定在容器封口上時，環狀環將墊片抵壓成與容器封口徑向內側的邊緣密封接合。
文檔編號B65D53/00GK1426930SQ0212817
公開日2003年7月2日 申請日期2002年11月26日 優先權日2001年11月27日
發明者K·S·布洛姆, S·A·埃勒特森 申請人:歐文斯-伊利諾伊封閉物有限公司